Seismische Aktivitäten wie Erdrutsche oder Vulkanausbrüche können sich durch ihnen vorausgehende elektrische Signale verraten. Ein Forscherteam der Universität Würzburg hat ein auf diesem Prinzip beruhendes Frühwarnsystem entwickelt und in Feldversuchen erfolgreich erprobt. Darüber berichten die Wissenschaftler in dem Fachmagazin Applied Physics Letters (Band 80 Seite 334).
Ausgangspunkt der Untersuchungen der Forscher um Bernd Zimanowski war die Entdeckung, dass ein Übereinandergleiten von Vulkangestein eine elektromotorische Kraft und damit einen elektrischen Stromstoß auslöst, der mittels zwischen den Gesteinen platzierten Elektroden wahrgenommen werden kann. Erste Laborexperimente ergaben, dass eine konstante Gleitungskraft periodische Stromstöße mit sich führt, die der Bewegung der Gesteine vorausgehen.
Dieser Umstand könnte die Entwicklung eines Frühwarnsystems für Erdrutsche sowie bestimmte Arten von Erdbeben und Vulkanausbrüchen ermöglichen. In einem ersten Feldversuch vergruben die Forscher entsprechende Elektroden an den Hängen des Stromboli-Vulkans in Italien ? dort sind massive Erdrutsche besonders zahlreich. Die Forscher konnten in der Tat die charakteristischen Stromstöße kurz vor dem Abgang eines Erdrutsches beobachten.
Die Elektrodensonde wurde dabei in einer Tiefe von nur dreißig bis fünfzig Zentimetern vergraben und konnte seismische Aktivitäten bis zu einer Tiefe von ein bis zwei Kilometern wahrnehmen. Zukünftige Versionen der Sonde sollen für Aktivitäten in noch tieferen Regionen der Erdkruste empfindlich und damit auch zur Vorhersagung von Erdbeben geeignet sein, planen die Forscher.
Die physikalische Ursache für das Auftreten der Stromstöße liegt der Erklärung des Würzburger Teams nach in den hohen mechanischen Spannungen an der Kontaktfläche des übereinandergleitenden Gesteins. Damit sei eine Trennung elektrischer Ladungen verbunden, welche mittels der Elektrodensonde durch einen Stromstoß wahrgenommen werden kann.
Stefan Maier
